Что такое веб-сокеты и как они вообще работают
Коммуникация в режиме реального времени и практически мгновенная передача данных являются обязательными стандартами современного интернета. Чтобы удовлетворить эти стандарты, в 2011 году появился протокол связи WebSocket, который позволяет сайтам отправлять и получать данные без задержки. С помощью веб-сокетов можно создавать многопользовательские игры, мессенджеры, а также сервисы для совместной работы.
Что такое веб-сокеты
WebSocket — это технология, которая позволяет клиенту установить двухстороннюю ( «дуплексную» ) связь с сервером. Сразу поясним: клиент — это приложение на компьютере или смартфоне пользователя, а сервер — это удаленный компьютер, на котором хранится веб-сайт и связанные с ним данные.
Ключевое слово в этом определении — двусторонний: с помощью веб-сокетов клиент и сервер могут инициировать связь друг с другом, а также могут отправлять сообщения одновременно. Почему это так важно? Чтобы в полной мере оценить возможности WebSocket, сделаем шаг назад и рассмотрим несколько самых распространенных способов, с помощью которых компьютеры могут получать данные с сервера.
Node.js-разработчик — с нуля до трудоустройства за 10 месяцев
- Постоянная поддержка от наставника и учебного центра
- Помощь с трудоустройством
- Готовое портфолио к концу обучения
- Практика с первого урока
Вы получите именно те инструменты и навыки, которые позволят вам найти работу
Как технически устроен обмен данными в интернете
Ответ на запрос
В традиционном HTTP, который сегодня использует большинство сайтов, веб-сервер предназначен для приема запросов от клиентов, а также для ответа на них. При этом коммуникация может быть инициирована только в одном направлении: от клиента к серверу. Код сервера определяет, какой тип запросов он должен ожидать и как реагировать на каждый из них.
Этот вид коммуникации можно сравнить с работой кухни в ресторане:
- Вы (клиент) размещаете заказ (HTTP-запрос), который официант несет на кухню (сервер)
- Кухня принимает заказ и проверяет, может ли его сделать (сервер обрабатывает запрос)
- Если на кухне знают, как приготовить блюдо, то сделают заказ (сервер получает данные из базы данных)
- Если на кухне не распознают заказ или не могут его обслужить, то отправляют официанта обратно с плохими новостями (если сервер не может ответить на запрос, он отправляет обратно код ошибки — например, 404)
- Официант возвращается к клиенту в любом случае (вы получаете HTTP-ответ с соответствующим кодом, например, 200 OK или 403 Forbidden).
Здесь важно отметить, что кухня понятия не имеет, от кого исходит заказ. Технический способ сказать это так: «HTTP не имеет состояния», — он рассматривает каждый новый запрос как полностью независимый.
У нас есть способы обойти это правило — например, можно отправлять файлы cookie, которые помогают серверу идентифицировать клиента. При этом сами HTTP-сообщения все равно будут читаться и выполняться независимо друг от друга.
В этом подходе кроется достаточно серьезная проблема: кухня не может сама прислать официанта к клиенту. Она может только выдать официанту блюдо или сказать, что еды больше нет — и только в том случае, когда клиент отправил официанта на кухню. То есть кухня ничего не знает о клиенте: она получает информацию только о поступающих заказах. Говоря языком сервера, единственный способ для клиентов получать обновленную информацию с сервера — отправлять запросы.
Представьте себе чат-приложение, в котором вы разговариваете с другом. Вы отправляете сообщение на сервер в виде запроса с текстом в качестве полезной нагрузки. Сервер получает ваш запрос и сохраняет сообщение. Но у него нет возможности связаться с компьютером вашего друга. Компьютер вашего друга также должен отправить запрос на проверку наличия новых сообщений — только тогда сервер может отправить ваше сообщение другому пользователю.
В таком виде оба клиента должны постоянно проверять сервер на наличие обновлений, внося неловкие задержки между каждым сообщением.
При этом в современном обществе любой пользователь рассчитывает, что сервер мгновенно покажет собеседнику, что он получил сообщение. HTTP-запрос и ответ отлично работают, когда пользователю нужно загрузить статическую страницу. Но этого становится недостаточно, когда нужна прямая коммуникация в режиме реального времени.
Короткий опрос
Одним из самых простых решений этой проблемы является метод «Короткий опрос». Просто заставьте клиента повторно пинговать сервер, скажем, каждые 500 мс. Таким образом, пользователь получит новые данные каждые 500 мс. Однако у этого подхода есть несколько очевидных недостатков:
- Задержка данных как минимум на 500 мс
- Пользователь потребляет ресурсы сервера при большом количестве запросов
- Большинство запросов возвращаются пустыми, если данные не часто обновляются.
Долгий опрос
Еще одним обходным путем задержки получения данных является метод «Долгий опрос». При его использовании сервер получает запрос от клиента, но не отвечает на него, пока не получит новые данные из другого запроса. Долгий опрос более эффективен, чем многократная проверка связи с сервером, поскольку он избавляет от хлопот, связанных с анализом заголовков запросов, запросом новых данных и отправкой часто пустых ответов.
Однако теперь сервер должен отслеживать несколько запросов и порядок их получения. Кроме того, время ожидания запросов может истекать, поэтому пользователю необходимо периодически отправлять новые запросы.
События, отправленные сервером: (SSE)/EventSource
Другой метод отправки сообщений — Server-Sent Events API , который позволяет серверу отправлять обновления клиенту, используя интерфейс JavaScript EventSource. Этот интерфейс создает постоянное однонаправленное соединение с сервером через HTTP и использует специальный заголовок текста/потока событий. В итоге все запросы обрабатываются кодом как события JavaScript, поэтому практически нет задержки между запросом и ответом.
Это почти то, что мы ищем — теперь мы можем получать обновления с сервера. Поскольку события Server-Sent (SSE) — однонаправленные, они отлично подходят для приложений, в которых вам не нужно отправлять на сервер какие-либо данные. К таким сервисам можно приравнять ленту новостей в Twitter или информационную панель с котировками акций в режиме реального времени.
Однако SSE не поддерживается старыми браузерами, а большинство существующих браузеров ограничивают количество одновременных подключений SSE. Но и этого еще недостаточно для создания современного мессенджера. Получать обновления в реальном времени — хорошо, но мы хотели бы иметь возможность их отправлять — и тоже в режиме реального времени.
Подробнее про веб-сокеты
Итак, нам нужен способ для моментальной отправки информации на сервер и такого же быстрого получения обновлений с сервера. Это возвращает нас к двусторонней («дуплексной») связи, с которой хорошо справляются именно веб-сокеты.
Поддерживаемый почти всеми современными браузерами API WebSocket позволяет открывать именно такое двустороннее соединение с сервером. Кроме того, сервер может отслеживать каждого клиента и отправлять сообщения подмножеству клиентов. То есть с помощью веб-сокетов мы можем пригласить всех друзей в наш чат и отправлять сообщения всем или некоторым из них, а не только одному человеку, как при использовании других протоколов связи.
Веб-сокеты под капотом
Итак, как именно работает это волшебство? Не пугайтесь настройки — современные библиотеки WebSocket, такие как socket.io, настраиваются почти автоматически. Более глубоко разобраться в настройке можно здесь , а мы приведем краткую выжимку по устройству веб-сокетов.
В тексте мы уже несколько раз упоминали HTTP — протокол и набор правил взаимодействия компьютеров в сети. Он состоит из запросов и ответов, каждый из которых содержит строку запроса («GET /assets/icon.png»), заголовки и необязательное тело сообщения, используемое, например, в POST-запросах для отправки некоторых данных на сервер.
WebSocket — это еще один протокол для отправки и получения сообщений. Как и HTTP, веб-сокеты отправляют сообщения через соединение TCP (протокол управления передачей данных). Это стандарт, который обеспечивает надежную и предсказуемую доставку данных, отправляемых в пакетах.
Читайте также: DevTools: как открыть инструменты разработчика в браузере и почему они делают работу эффективнее
Итак, HTTP и WebSocket используют один и тот же механизм доставки на уровне пакетов, но протоколы структурирования сообщений у них различаются:
- Чтобы установить соединение веб-сокетов с сервером, клиент сначала отправляет HTTP-запрос «рукопожатия» с заголовком нашего обновления, указывая, что клиент хочет установить соединение WebSocket.
- Запрос отправляется на ws: или wss:: URI (аналог http или https).
- Если сервер устанавливает соединение WebSocket, и это соединение разрешено, например, если запрос исходит от клиента, прошедшего проверку подлинности или внесенного в белый список, то сервер отправляет ответ об успешном рукопожатии. На это указывает HTTP-код 101 Switching Protocols.
После обновления соединения протокол переключается с HTTP на WebSocket. И хотя все пакеты по-прежнему отправляются через TCP, связь теперь соответствует формату сообщений WebSocket. Это происходит, потому что TCP является дуплексным протоколом, где клиент и сервер могут отправлять сообщения одновременно. Все данные могут быть фрагментированы, поэтому через этот формат можно отправить даже очень большое сообщение — например, изображение. В этом случае веб-сокеты разбивают его на фреймы. Каждый фрейм содержит небольшой заголовок, который указывает длину и тип полезной нагрузки, а также информацию, является ли этот кадр последним.
Сервер может открывать соединения WebSocket с несколькими клиентами — даже несколько соединений с одним и тем же клиентом. Затем он может отправить сообщение одному, нескольким или всем этим клиентам. На практике это означает, что к нашему чату могут подключиться несколько человек, и мы можем отправлять сообщения некоторым из них одновременно.
Наконец, когда соединение можно закрыть, либо клиент, либо сервер могут отправить сообщение «закрыть».
Как все это работает
В нашем примере для внешнего интерфейса мы будем использовать JavaScript, с помощью которого установим соединение с сервером с поддержкой WebSockets. После этого интерфейс будет воспринимать сообщения как события JavaScript — так же, как он обрабатывает все генерируемые пользователем события, такие как клики и нажатия клавиш.
В ванильном JavaScript мы делаем это, создавая новый объект WebSocket и добавляя обработчик событий для действий open, message и close. Мы также используем метод send для отправки данных на сервер:
const socket = new WebSocket('ws://localhost:8080'); socket.addEventListener('open', (event) => socket.send('Hello Server!'); >); socket.addEventListener('message', (event) => console.log('Message from server ', event.data); >); socket.addEventListener('close', (event) => console.log('The connection has been closed'); >);
На сервере нам нужно аналогично обработать запросы веб-сокетов. Например, в Node.js мы можем использовать популярный пакет ws для открытия соединения и обработки сообщений:
const WebSocket = require('ws'); const ws = new WebSocket.Server( port: 8080 >); ws.on('connection', (wsConnection) => wsConnection.on('message', (message) => console.log(`server received: $message>`); >); wsConnection.send('got your message!'); >);
Хотя в этом примере мы отправляем просто строки, самым распространенным вариантом использования WebSocket является отправка строковых данных в формате JSON, либо в двоичном формате. Это позволяет структурировать сообщения в удобном для пользователя виде.
В качестве еще одного примера можно привести Socket.io, популярный интерфейсный фреймворк для создания и управления соединениями веб-сокетов. В нем есть фантастическое пошаговое руководство по созданию приложения для чата Node/JavaScript. Эта библиотека автоматически переключается между WebSocket и методом «Долгий опрос», а также упрощает рассылку сообщений группам подключенных пользователей.
Как устанавливать соединение веб-сокетов
Процесс начинается с рукопожатия WebSocket — он включает в себя использование ws или wss, о котором мы писали чуть выше. Чтобы быстрее понять их, можно считать ws или wss эквивалентными HTTP и безопасному HTTP (HTTPS), соответственно.
Ожидается, что при использовании этой схемы серверы и клиенты будут следовать стандартному протоколу подключения WebSocket. Установка соединения веб-сокетов начинается с обновления HTTP-запроса, который содержит пару заголовков, таких как Connection: Upgrade, Upgrade: WebSocket, Sec-WebSocket-Key .
Запрос
Заголовок Upgrade в коде запроса ниже означает рукопожатие WebSocket, в то время как Sec-WebSocket-Key содержит случайное значение с использованием кодировки Base64. Это значение произвольно генерируется во время каждого рукопожатия WebSocket. Кроме того, заголовок ключа также является частью этого запроса.
Перечисленные выше заголовки образуют GET-запрос:
b6gjhT32u488lpuRwKaOWs==
Ответ
При получении ответа заголовок Sec-WebSocket-Accept часть значения, представленного в заголовке запроса Sec-WebSocket-Key . Это связано со спецификацией протокола — такой подход используется для подтверждения, что сервер поддерживает веб-сокет и позволяет обойти ошибки, в случае, когда веб-сокеты не поддерживаются:
rG8wsswmHTJ85lJgAE3M5RTmcCE=
Где используют веб-сокеты
Хотя вы можете вручную написать серверный код с использованием веб-сокетов, они уже очень удобно встроены во многие популярные платформы. Помимо Socket.io, существует множество других реализаций веб-сокетов в разных языках программирования:
- ActionCable в Ruby on Rails
- Channels в Django для Python
- Gorilla на Go
- Meteor — полноценный JavaScript-фреймворк, основанный на WebSocket вместо HTTP
- Apollo — сервер GraphQL, который помогает получать данные в режиме реального времени с помощью веб-сокетов.
Итак, какие типы проектов чаще всего используют веб-сокеты?
- Мессенджеры: концептуально самая простая реализация веб-сокетов. Пользователи отправляют сообщения на сервер, который мгновенно отправляет эти сообщения получателю. Также сервер может хранить группы подключений в каналах — так можно отправлять сообщения нескольким людям одновременно в общие чаты или просматривать сообщения от нескольких людей, например, в канале Slack.
- Многопользовательские игры: общий шаблон для многопользовательских игр заключается в том, что сервер хранит игровое состояние пользователей. Игроки выполняют какие-то действия, которые сразу отправляются на сервер. Он обновляет состояние игры и быстро отправляет его обратно пользователям. С HTTP каждый игрок должен был бы регулярно запрашивать состояние игры. С WebSocket каждое действие мгновенно передается всем игрокам.
- Приложения для совместной работы: Веб-сокеты позволяют сразу нескольким пользователям работать в одном документе и мгновенно обновлять его для всех.
- Инструменты разработчика: инструменты непрерывной интеграции, такие как CircleCI, используют веб-сокеты для мгновенного уведомления о завершении сборки.
- Карты: обновляются моментально при даже небольшом изменении GPS-координат пользователя.
Итоги
Протокол WebSocket — прекрасный инструмент для создания сервисов, которые могут обновляться в реальном времени. Но, как и все инструменты, это не панацея.
Использование WebSocket может быть излишним для простых приложений. Для обычной ленты новостей, ленты метрик или любого приложения, в котором вам нужно обновить контент, но не получать информацию взамен, веб-сокеты будут просто не нужны. Особенно учитывая, что настраивать запросы и HTTP-вызовы намного проще, чем веб-сокеты.
Профессия «Node.js-разработчик»
- Освойте платформу Node.JS и начните использовать JavaScript для работы с бэкендом
- Научитесь использовать современные инструменты для создания бэкенд-приложений, включая Express и Fastify
- Получите возможность стать Fullstack-разработчиком и повысить свою ценность на рынке труда
Что такое сокет: главные вопросы и ответы на них
Вероятно, вы хоть раз слышали от друга гика слово «сокет», однако никак не могли понять, что это такое. Термин «сокет» в переводе с английского означает «разъем». Легче не стало? Тогда мы попробуем вам объяснить что же это такое.
Поделиться
Что такое сокет?
Понятие «сокет» применяют как для обозначения разъема под процессор в материнской плате, так и для определения конечной точки соединения в IP-сетях. Именно об этих сокетах пойдет дальше речь.
Программные сокеты
Первые сокеты – чисто программные. Так называются конечные точки соединений в IP-сетях (например, в Интернете) – виртуальные объекты, с которыми часто имеют дело программисты, но практически никогда даже и не подозревают пользователи.
Фактически, каждый сокет описывается практически полностью уникальной комбинацией из протокола (TPC, UDP и тому подобное.), IP-адреса и номера порта, который используется при соединении. Сокеты могут существовать не только в виде конечных точек взаимодействия с IP-протоколами – в
UNIX-системах они используются также для взаимодействия между процессами, которая может происходить и на одном отдельно взятом компьютере. Официально такие сокеты называются POSIX Local IPC Sockets.
Сокеты от разных производителей имеют существенные различия
Впервые технология сокетов была предложена в 1983 году в университете Беркли, Калифорния. Как видите, идея оказалась удачной и живучей – с тех пор сокеты успешно используются не только в UNIX-подобных операционных системах, но и в Windows, а также в независимых от используемой платформы технологиях создания приложений – например, в том же языке программирования Java.
Сокеты в материнской плате и чем они отличаются
Теперь поговорим о втором значении термина сокет. Так называют разъем, который используется для установки центрального процессора на материнскую плату. Такие разъемы отличаются тем, что они практически не совместимы друг с другом – каждый вид сокета подходит только для установки определенных видов процессоров, поддерживаемых данной материнской платой.
Сокет нужен именно для того, чтобы можно было с легкостью заменить вышедший из строя процессор или апгрейдить систему более производительным процессором.
На физическом уровне, сокеты отличаются количеством контактов, типом контактов, расстоянием креплений для процессорных кулеров и множеством других мелочей, которые и делают практически все сокеты несовместимыми. Также, есть технологические отличия: наличие различных дополнительных контроллеров, более высокие параметры производительности, поддержка интегрированной графики в процессоре и тому подобное.
Определить сокет можно заглянув в характеристики материнской платы
Как уже говорилось выше, подбор сокета – важная часть сборки системы. Если будет подобран процессор, который ориентирован на другой сокет, чем в материнской плате, то система работать не будет, если вообще процессор встанет в несовместимое гнездо.
Поэтому при покупке материнской платы и процессора, сначала выбирайте процессор, а затем уже ищите под него материнскую плату с совместимым сокетом. Список поддерживаемых процессоров можно найти на официальном сайте производителя материнской платы, чтобы остаточно убедиться в совместимости той или иной модели.
Сокеты Intel
Динамика обновления сокетов для процессоров Intel, на порядок выше, чем в тех же сокетов новых процессоров AMD. В рамках своей предпоследней серии процессоров, появилось целых три новых сокета, причем они полностью несовместимы.
Как выглядит сокет Intel
Все это одновременно и хорошо, и плохо. Хорошо тем, что с частым обновлением сокетов и выпуском под каждую (даже) часть линейки процессоров, мы можем наблюдать увеличение производительности и более специфическую заточку под конкретную модель.
А вот жирный минус в том, что довольно трудно делать апгрейд, когда каждая новая серия процессоров идет под новый сокет, приходится менять не только процессор, но и материнскую плату.
Сокеты AMD
Политика компании AMD, в этом плане более консервативна. Несколько гнезд имеют совместимость благодаря сериям с «+». К примеру, Socket AM2 совместим с AM2+, что дает более широкие возможности для апгрейда, но вместе с этим, это немного неприятное топтание на одном месте, что не позволительно для IT-сферы.
Как выглядит сокет AMD
Как определить какой у вас сокет?
Остается лишь один нераскрытый вопрос: как определить какой у вас сокет. Обычно, сделать это довольно просто при условии что работает ОС Windows на компьютере, причем возможно использовать как встроенные средства системы, так и сторонние программы.
Чтобы воспользоваться средствами Windows для того, чтобы определить тип разъема (сокет), выполните следующее:
- Нажмите клавиши Win + R на клавиатуре компьютера и введите msinfo32 (после этого нажмите Enter).
- Откроется окно с информацией об оборудовании. Обратите внимание на пункты «Модель» (здесь обычно указана модель материнской платы, но иногда значение нет), и (или) «Процессор».
- Откройте Google и введите в поисковую строку или модель процессора, или модель материнской платы.
- Первые же результаты поиска приведут вас на официальные страницы информации о процессор или материнскую плату.
- Для процессора на сайте Intel в разделе «Технические требования корпуса» вы увидите поддерживаемые разъемы (для процессоров AMD официальный сайт не всегда оказывается первым в результатах, но среди имеющихся данных, например, на сайте cpu-world.com вы сразу увидите сокет процессора).
- Для материнской платы сокет будет указан как один из основных параметров на сайте производителя.
Больше новостей, касающихся событий из мира технологий, гаджетов, искусственного интеллекта, а также космоса читайте в разделе Техно
Сокет — что это такое? Определение, значение, перевод
Сокет (ударение на «о») это программный механизм обмена данными между двумя компьютерами или между процессами на одном и том же компьютере. В переводе с английского слово «socket» означает «разъём». Каждый сокет заточен под определённый протокол. Для обмена информацией по интернету используются такие протоколы как TCP/IP, UDP, FTP и тому подобные.
Сокеты бывают двух типов: клиентские и серверные. Клиентские сокеты являются «рупорами» и пытаются вызвать сервер для начала обмена данными, а серверные находятся в постоянной готовности принять новое подключение, то есть как бы «слушают» сеть.
Пример: допустим, вы пишете программу, которой нужно создать аккаунт пользователя в вашей базе данных. Чтобы отправить данные в Интернет, программе необходимо открыть сокет с адресом вашего сервера и номером порта, чтобы компьютер, на котором установлена программа, смог инициировать выход в интернет. На вашем сервере должен быть «слушающий» сокет, чтобы каждый такой выход находил отклик в холодном сердце сервера.
Метки / Интернет / Компьютеры
Понравилась страница?
Пожалуйста, поделитесь ссылкой с друзьями:
Сокет: что это такое простыми словами, определение, значение, перевод
Простыми словами «сокет» процессора — это разъем на материнской плате, куда подключается центральный процессор. Благодаря сокету, процессоры стали съемными. Поэтому, в принципе можно снять старый слабый процессор и установить вместо него новый и мощнее. Однако при замене процессоров есть несколько нюансов, о которых мы поговорим чуть ниже.
До того как появился сокет процессора, все процессоры просто припаивались к материнской плате и были несъемными. Из-за этого оборудование стоило немного дороже, а о б апгрейде устройства никто и не задумывался, так как, чтобы сделать устройство мощнее, нужно было менять весь компьютер. Та кж е возникали дополнительные проблемы в случаях , когда нужно было ремонтировать материнскую плату. Процессор могли перепаивать только опытные «ремонтники». Но в компьютер пришел сокет и все стало намного легче.
Сокет процессора простыми словами: физические отличия
- определить фирму-производителя процессора;
- определить вид сокета процессор а ;
- посмотреть какие процессоры используют такой же сокет;
- выбрать из линейки доступных процессоров нужный и установить.
Что такое сокет в сети или в программировании
- Потоковый сокет. Это сокет, через который проходит поток байтов, причем поток может проходить в двух направлениях. Таким образом через потоковый сокет приложение может передавать и принимать данные. Такой сокет исправляет ошибки в данных, отвечает за их гарантированную доставку и поддерживает последовательность передачи информации. Такой вид сокета годится для передачи информации разных объемов. Потоковый сокет сети считается наиболее надежным, чем его оппонент.
- Дейтаграммный сокет. Это такой вид сокета, который не устанавливает явной связи в момент передачи информации. Информация просто отправляется по сети без каких-либо гарантий ее доставки. Такие сокеты работают быстрее, чем потоковые за счет того, что не требуют отчета о доставке сообщений и не проверяют передаваемые сообщения на наличие ошибок. При использовании таких сокетов за доставку и целостность передаваемой информации отвеча ю т приложения, которые отправляют и принимают информацию. Такой вид сокетов уместно использовать в тех случаях, когда между двумя программами точно определен путь следования и проверять доставку информации нет смысла, так как точно доставлена. Потоковый сокет уместно использовать, когда нужно гарантировать целостность и доставку информации, но он работает медленнее, чем дейтаграммный сокет.
Заключение
В процессе веб-программирования будет встречаться такое выражение, как «веб-сокет». Веб-сокет — это определенный вид сокета в сети, который отвечает за соединение и передачу информации между веб-браузером и веб-сервером.
Сегодня в статье мы разобрали простыми словам и, что такое сокет в разных контекстах. Чаще всего термин «сокет» применяется в выражениях «процессорный сокет» или «сокет материнской платы», что по сути означает «разъем», который подключает процессор к материнской плате. Что касается выражения «сокет в сети», то здесь чаще всего вместо слова «сокет» использу ю тся выражения «протокол соединения» или «сетевой протокол». Просто нужно об этом знать, чтобы не путаться.
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.